(57)【要約】【課題】コストを削減した差動装置を提供する。【解決手段】差動装置４は、作動要素１３、および作動要素１３の少なくとも一部が浸るオイルを収容するケース１１、１２と、ケース１１、１２の内壁に形成されたフィン２０、３０と、フィン２０、３０の背面側のケース１１、１２に設けられ、熱源によって暖められた媒体が流通する流路とを備え、流路を流れる媒体は、フィン２０、３０を介してオイルを暖める。【選択図】図３
2013221528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動要素、および前記作動要素の少なくとも一部が浸るオイルを収容するケースと、
前記ケースの内壁に形成されたフィンと、
前記フィンの背面側の前記ケースに設けられ、熱源によって暖められた媒体が流通する流路とを備え、
前記流路を流れる前記媒体は、前記フィンを介して前記オイルを暖めることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
前記ケースは、第１ケースと第２ケースとを接合して形成され、
前記第１ケースは、前記第１ケースと前記第２ケースとの接合面に開口する第１流路を備え、
前記第２ケースは、前記第１ケースと前記第２ケースとの接合面に開口する第２流路を備え、
前記流路は、前記第１流路と前記第２流路とによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記第２流路の流路面積は、前記第１流路の流路面積よりも広く、前記第２ケースの第２フィンの表面積は、前記第１ケースの第１フィンの表面積よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の差動装置。
【請求項４】
前記第１ケースは、前記第１流路に第１流路フィンを備え、
前記第２ケースは、前記第２流路に第２流路フィンを備え、
前記第１流路フィンおよび前記第２流路フィンは、前記第１ケースと前記第２ケースとの接合面に対して互い違いに形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の差動装置。
【請求項５】
前記第１流路フィン、前記第２流路フィンの少なくとも一方は、前記流路の上面と下面とを連結することを特徴とする請求項４に記載の差動装置。
【請求項６】
前記フィンは、前記作動要素の回転方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の差動装置。
【請求項７】
前記熱源は、エンジンであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の差動装置。
【請求項８】
前記熱源は、エンジンから排出される排気ガスによって前記媒体を暖める排熱回収器であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は差動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出された排気ガスと熱交換することによって暖まった循環水を用いて、差動装置を暖機するものが、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、循環水を差動装置の下側外周を覆う保温ケース内に通過させることで、差動装置を暖機している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７８３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の発明では、差動装置の下側外周を覆う保温ケースを別途設ける必要があり、部品点数が多くなり、コストが高くなる、といった問題点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、差動装置を暖機しつつ、コストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様に係る差動装置は、作動要素、および作動要素の少なくとも一部が浸るオイルを収容するケースと、ケースの内壁に形成されたフィンと、フィンの背面側のケースに設けられ、熱源によって暖められた媒体が流通する流路とを備え、流路を流れる媒体は、フィンを介してオイルを暖める。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によると、例えば保温ケースを別途設ける必要がなく、部品点数を少なくし、コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。
【図２】差動装置の概略断面図である。
【図３】リングギヤ側からキャリアおよびリヤカバーの底部を見た概略図である。
【図４】図２のIV−IV断面の概略図である。
【図５】冷媒の温度、および差動装置内のオイルの温度変化を示すマップである。
【図６】第２実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１実施形態の構成を図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。図２は、差動装置の概略断面図である。
【００１１】
車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、差動装置４と、ウォーターポンプ５と、サーモスタット６と、ラジエータ７と、タイヤ８とを備える。
【００１２】
エンジン２によって発生した駆動力は、トランスミッション３、プロペラシャフト９、差動装置４、ドライブシャフト１０、タイヤ８へ順次伝達され、車両１は走行する。
【００１３】
差動装置４は、図２に示すようにキャリア１１と、リヤカバー１２と、作動要素としてのリングギヤ１３と、作動要素としてのピニオンギヤ１４と、デファレンシャルピニオンギヤ（図示せず）と、左サイドギヤ（図示せず）と、右サイドギヤ（図示せず）とを備える。
【００１４】
リングギヤ１３は、キャリア１１とリヤカバー１２とによって形成される室内に収容される。室内にはオイルが溜められており、リングギヤ１３の一部はオイルに浸っている。リングギヤ１３は、ピニオンギヤ１４に噛み合い、プロペラシャフト９の回転がピニオンギヤ１４を介してリングギヤ１３に伝達され、リングギヤ１３は回転する。
【００１５】
ピニオンギヤ１４は、Ｒｒベアリング１５およびＦｒベアリング１６によって支持されている。ピニオンギヤ１４の一部はオイルに浸っており、ピニオンギヤ１４、およびリングギヤ１３が回転すると、オイルが掻き上げられる。
【００１６】
キャリア１１は、第１フィン２０と、第１流路２１とを備える。キャリア１１にはエンジン２とは反対側にリヤカバー１２と接合する際の接合面となる第１合わせ面２２が形成される。キャリア１１は、金型鋳造により成形される。
【００１７】
第１フィン２０は、キャリア１１の底部側の内壁から突出し、図３に示すようにリングギヤ１３の回転方向に沿って形成される。図３は、リングギヤ１３側からキャリア１１の底部、およびリヤカバー１２の底部を見た概略図である。
【００１８】
第１流路２１は、第１フィン２０の背面側に形成され、図４に示すように第１合わせ面２２からエンジン２側に向けて設けた複数の凹部である。第１流路２１は、第１合わせ面２２において開口する。図４は、図２のIV−IV断面の概略図である。隣接する第１流路２１は第１隔離壁２３によって隔離される。第１隔離壁２３は、第１流路２１の上面と下面とに連結している。
【００１９】
リヤカバー１２は、第２フィン３０と、第２流路３１と、仕切板３３とを備える。リヤカバー１２はエンジン２側にキャリア１１と接合する際の合わせ面となる第２合わせ面３４が形成される。リヤカバー１２は、金型鋳造により成形される。
【００２０】
第２フィン３０は、リヤカバー１２の底部側の内壁から突出し、図３に示すようにリングギヤ１３の回転方向に沿って形成される。第２フィン３０は、キャリア１１とリヤカバー１２とを接合した場合に、第１フィン２０と連続するように形成される。つまり、１つの第１フィン２０と１つの第２フィン３０とによってリングギヤ１３の回転方向に沿って連続する１つのフィンが形成される。
【００２１】
第１フィン２０と第２フィン３０とは、キャリア１１とリヤカバー１２とを接合した場合にキャリア１１の第１合わせ面２２、およびリヤカバー１２の第２合わせ面３４に対して非対称となるように形成される。第２フィン３０の表面積は、第１フィン２０の表面積よりも広く、例えばリングギヤ１３の周方向における第２フィン３０の長さは、第１フィン２０の長さよりも長い。
【００２２】
第２流路３１は、第２フィン３０の背面側に形成され、図４に示すように第２合わせ面３４からエンジン２とは反対側に向けて設けた複数の凹部である。第２流路３１は、第２合わせ面３４において開口する。隣接する第２流路３１は第２隔離壁３５によって隔離される。第２隔離壁３５は、第２流路３１の上面と下面とに連結している。
【００２３】
第１流路２１と第２流路３１とは、キャリア１１とリヤカバー１２を接合した場合にキャリア１１の第１合わせ面２２、およびリヤカバー１２の第２合わせ面３４に対して非対称となるように形成される。第２流路３１の流路面積は、第１流路２１の流路面積よりも広く、例えばリングギヤ１３の周方向における第２流路３１の長さは第１流路２１の長さよりも長い。
【００２４】
第１流路２１と第２流路３１とは、キャリア１１とリヤカバー１２とを接合した場合に、第１隔離壁２３と第２隔離壁３５とがリングギヤ１３の回転方向に重ならないように、つまり第１隔離壁２３と第２隔離壁３５とがキャリア１１の第１合わせ面２２、およびリヤカバー１２の第２合わせ面３４に対して互い違いとなるように形成される。これにより、第１流路２１と第２流路３１とが連通し、第１流路２１と第２流路３１とによってサーペンタイン形状の第１ウォータージャケット４０が形成される。第１ウォータージャケット４０の端部となる第１流路２１、または第２流路３１は、冷媒流入口４１、または冷媒排出口４２と連通しており、第１ウォータージャケット４０内を冷媒が流れる。冷媒は、ＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）などの媒体である。
【００２５】
仕切板３３は、リングギヤ１３の回転方向に沿って形成され、リヤカバー１２の底部側を２つに区切る。仕切板３３は、ピニオンギヤ１４の軸心の延長上に形成される。リングギヤ１３は、仕切板３３によって区切られた室の一方に収容される。仕切板３３は、リヤカバー１２内のオイルが一方の室から他方の室へ移動することを防止する。なお、仕切板３３によって区切られた２つの室は、キャリア１１の室とそれぞれ連通し、キャリア１１の室を介してオイルはリヤカバー１２内の２つの室間を移動する。
【００２６】
ウォーターポンプ５は、第１ウォータージャケット４０、エンジン２に設けた第２ウォータージャケット１７、ラジエータ７に冷媒を循環させる。
【００２７】
サーモスタット６は、冷媒の温度に応じて開閉する。冷媒の温度が低い場合にはサーモスタット６は閉じ、冷媒はウォーターポンプ５、第２ウォータージャケット１７、バイパス通路１８を流れる。冷媒の温度が高くなるとサーモスタット６は徐々に開き、冷媒はウォーターポンプ５、第２ウォータージャケット１７、流路５０、ラジエータ７、流路５１を流れる。冷媒の一部は、第２ウォータージャケット１７から分岐して、流路５２、第１ウォータージャケット４０、流路５３を通り、ウォーターポンプ５に戻る。
【００２８】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
第２ウォータージャケット１７から分岐した冷媒は、冷媒流入口４１を介して第１ウォータージャケット４０に流入する。第１ウォータージャケット４０に流入した冷媒は、第１ウォータージャケット４０内を蛇行して流れる。冷媒は、第２ウォータージャケット１７を流れてエンジン２を冷却することで温度が高くなっており、温度が高い冷媒が第１ウォータージャケット４０を流れることで、冷媒の熱が第１フィン２０、第２フィン３０などを介して室内のオイルに伝わり、オイルが暖められる。冷媒は第１ウォータージャケット４０を蛇行して流れるので、単位時間当たりの伝熱量が大きくなり、オイルを効率良く暖めることができる。また第１フィン２０、および第２フィン３０を設けることで、オイルとの接触面積が広くなり、オイルを効率良く暖めることができる。
【００３０】
車両走行中の室内のオイルは、リングギヤ１３によって掻き上げられリングギヤ１３の回転方向に沿って流れる（この流れを第１の流れ、と言う。）。また、車両走行中の室内のオイルは、ピニオンギヤ１４によっても掻き上げられ、ピニオンギヤ１４の回転方向に沿って流れる（この流れを第２の流れ、と言う。）。図３に第１の流れをｆ１として示し、第２の流れをｆ２として示す。第１の流れと第２の流れとは異なる方向の流れではあるが、仕切板３３によって第１の流れと第２の流れとが衝突することが抑制される。そのため、第１の流れが、第２の流れによって妨げられることを抑制し、リングギヤ１３が回転する時のオイルによるリングギヤ１３のフリクションを抑制することができる。
【００３１】
また、第１の流れは第１フィン２０、および第２フィン３０に沿って流れ、第２の流れも仕切板３３に当たった後は、第１フィン２０、および第２フィン３０に沿って流れるのでオイルの流速を高めることができ、単位時間当たりの伝熱量が大きくなり、オイルを効率良く暖めることができる。
【００３２】
車両停車中は、ピニオンギヤ１４、およびリングギヤ１３は回転しないので、第１の流れ、および第２の流れは生じない。しかし、本実施形態では、リヤカバー１２の第２フィン３０の表面積はキャリア１１の第１フィン２０の表面積よりも広い。また、リヤカバー１２の第２流路３１の流路面積は、キャリア１１の第１流路２１の流路面積よりも広い。そのため、リヤカバー１２における単位時間当たりの伝熱量は、キャリア１１における単位時間当たりの伝熱量よりも大きく、これにより、オイルには自然対流が生じる。そのため、車両停車中でも単位時間当たりの伝熱量を大きくすることができ、オイルを効率よく暖めることができる。
【００３３】
ここで、本実施形態を用いた場合の冷媒の温度、および差動装置４内のオイルの温度変化について図５を用いて説明する。図５はエンジン２、差動装置４内のオイルが十分に冷えた状態、例えば比較的長い時間停車した状態からエンジン２が始動した場合の温度変化を示し、エンジン２の始動時にはサーモスタット６は閉じている。なお、本実施形態を用いた場合の温度を実線で示し、本実施形態の第１ウォータージャケット４０、第１フィン２０、第２フィン３０などを用いない場合の温度を破線で示す。
【００３４】
時間ｔ０でエンジン２が始動し、車両１が前進すると、エンジン２との熱交換によって第２ウォータージャケット１７を流れる冷媒の温度は比較的早く昇温するので、第１ウォータージャケット４０を流れる冷媒の温度も比較的早く昇温する。
【００３５】
本実施形態では、第１の流れに沿って第１フィン２０、および第２フィン３０が形成され、また仕切板３３に当たった後の第２の流れは第１フィン２０、および第２フィン３０に沿った流れとなるので、第１フィン２０、および第２フィン３０を介して冷媒の熱がオイルに効率よく伝達される。また、第１隔離壁２３と第２隔離壁３５とを設けることで、キャリア１１とリヤカバー１２との剛性が高くなり、第１フィン２０、および第２フィン３０の背面側のキャリア１１の壁の厚さとリヤカバー１２の壁の厚さとを薄くすることができ、冷媒の熱をオイルに素早く伝達することができる。そのため、本実施形態を用いない場合と比較して、差動装置４内のオイルが早く昇温する。
【００３６】
時間ｔ１でサーモスタット６の温度が開弁する温度となると、サーモスタット６の開度が徐々に大きくなり、冷媒の一部がラジエータ７に流れ、冷媒はラジエータ７によって冷却される。
【００３７】
本実施形態では、冷媒の一部を差動装置４の第１ウォータージャケット４０に流入させ、第１フィン２０、および第２フィン３０を介して冷媒の熱によって差動装置４内のオイルを暖める。そのため、冷媒の温度上昇が緩やかになり、サーモスタット６の開度は本実施形態を用いない場合と比較して、緩やかに大きくなる。つまり、ラジエータ７に流入する冷媒の流量は、本実施形態を用いない場合と比較して小さくなり、ラジエータ７によって外部へ放出されるエネルギー量が小さくなる。したがって、本実施形態では車両１で発生する熱が有効に利用され、車両１全体における熱効率が向上する。
【００３８】
本実施形態の効果について説明する。
【００３９】
第１フィン２０の背面側のキャリア１１内、および第２フィン３０の背面側のリヤカバー１２内にエンジン２によって暖められた冷媒が流通する第１ウォータージャケット４０を形成する。これにより、例えば冷媒が流通する保温ケースなどを別途設けることなく、冷媒を差動装置４に流通させ、キャリア１１とリヤカバー１２とによって形成される室に収容されたオイルを冷媒によって暖めることができる。そのため、差動装置４を暖機し、部品点数を少なくしてコストを削減することができる。
【００４０】
キャリア１１の第１合わせ面２２に開口する第１流路２１をキャリア１１に形成し、リヤカバー１２の第２合わせ面３４に開口する第２流路３１をリヤカバー１２に形成する。そして、第１合わせ面２２と第２合わせ面３４とを接合することで、第１流路２１と第２流路３１とによって第１ウォータージャケット４０を形成する。これにより、ウォータージャケットを形成するための砂中子などを用いずにキャリア１１、およびリヤカバー１２を鋳造することができ、コストを削減することができる。
【００４１】
キャリア１１とリヤカバー１２とに、リングギヤ１３の回転方向に沿って第１フィン２０、または第２フィン３０を形成することで、リングギヤ１３が回転することで生じるオイルの流動が妨げられることを抑制し、リングギヤ１３のフリクションを抑制する。そのため、オイルの流速を速くし、単位時間当たりの伝熱量を大きくすることができ、オイルを効率よく暖めることができ、差動装置４を素早く暖機することができる。
【００４２】
リヤカバー１２の第２流路３１の流路面積を、キャリア１１の第１流路２１の流路面積よりも広くし、リヤカバー１２の第２フィン３０の表面積を、キャリア１１の第１フィン２０の表面積よりも広くする。これにより、リヤカバー１２における単位時間当たりの伝熱量は、キャリア１１における単位時間当たりの伝熱量よりも大きくなる。そのため、車両が停車している場合でも、オイルに自然対流を生じさせてオイルを暖め、差動装置４を暖機することができる。
【００４３】
キャリア１１の第１隔離壁２３と、リヤカバー１２の第２隔離壁３５とを、キャリア１１とリヤカバー１２との接合面に対して、互い違いとなるように形成することで、第１ウォータージャケット４０をサーペンタイン形状にすることができる。そのため、第１ウォータージャケット４０の流路面積を広くし、単位時間当たりの伝熱量を大きくすることができ、オイルを効率よく暖めることができ、差動装置４を素早く暖機することができる。
【００４４】
第１流路２１の上面と下面とは第１隔離壁２３によって連結され、第２流路３１の上面と下面とは第２隔離壁３５によって連結されている。そのため、キャリア１１、およびリヤカバー１２の強度を高くすることができ、第１フィン２０の背面側のキャリア１１の壁の厚さ、および第２フィン３０の背面側のリヤカバー１２の壁の厚さを薄くすることができ、冷媒の熱をオイルに素早く伝達することができ、差動装置４を素早く暖機することができる。
【００４５】
次に本発明の第２実施形態について図６を用いて説明する。図６は本実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。ここでは、第１実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【００４６】
車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、差動装置４と、ウォーターポンプ５と、サーモスタット６と、ラジエータ７と、排熱回収器６０と、冷媒ポンプ６１と、タイヤ８とを備える。
【００４７】
排熱回収器６０は、エンジン２よりも下流側に設けられ、エンジン２から排出された排気ガスと冷媒とが熱交換を行い、排気ガスによって冷媒を加熱する。エンジン２と排熱回収器６０との間には切替バルブ６２が設けられる。
【００４８】
切替バルブ６２は、排気ガスの流れ方向を排熱回収器６０側、または排熱回収器６０をバイパスするバイパス配管６３側へ選択的に切り替える。
【００４９】
冷媒ポンプ６１は、排熱回収器６０、流路６５、第１ウォータージャケット４０、流路６６に冷媒を循環させる。
【００５０】
ウォーターポンプ５は、第２ウォータージャケット１７、ラジエータ７に冷媒を循環させる。本実施形態では、第１ウォータージャケット４０と第２ウェータージャケット１７とは連通しておらず、第２ウォータージャケット１７を流れる冷媒は、第１ウォータージャケット４０を循環しない。
【００５１】
本実施形態の作用について説明する。
【００５２】
室内のオイルの温度が低い場合には、切替バルブ６２は温度が高い排気ガスを排熱回収器６０に流通させ、冷媒ポンプ６１は冷媒を循環させる。これにより、排熱回収器６０で排気ガスによって冷媒が加熱され、温度が高くなった冷媒が第１ウォータージャケット４０を流れる。室内のオイルの温度が高くなった場合には、切替バルブ６２は排気ガスをバイパス配管６３に流通させる。これにより、排熱回収器６０には排気ガスが流通せず、冷媒が過熱されることを抑制する。排熱回収器６０、またはバイパス配管６３を通った排気ガスはマフラー６４を介して車両の外部に排出される。
【００５３】
本実施形態の効果について説明する。
【００５４】
排熱回収器６０によって加熱された冷媒を第１ウォータージャケット４０に流通させることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【００５６】
上記実施形態では、作動要素としてリングギヤ１３、ピニオンギヤ１４を用いて説明したが、リングギヤ１３、ピニオンギヤ１４以外に、作動要素として多板クラッチなどを用いてもよい。
【００５７】
第２実施形態において、第１ウォータージャケット４０と、第２ウォータージャケット１７とは連通していないが、第１ウォータージャケット４０と、第２ウォータージャケット１７とを連通させて、第１ウォータージャケット４０にエンジン２によって加熱された冷媒が循環するようにしてもよい。エンジン２により加熱された冷媒、および排熱回収器６０により加熱された冷媒が第１ウォータージャケット４０に流れることで、差動装置４を素早く暖機することができる。
【００５８】
上記実施形態では、第１隔離壁２３は第１流路２１の上面と下面とに連結し、第２隔離壁３５は第２流路３１の上面と下面とに連結しているが、いずれか一方の隔離壁のみによって流路の上面と下面とを連結してもよい。
【００５９】
上記実施形態では、第２フィン３０の表面積を第１フィン２０の表面積よりも広くし、第２流路３１の流路面積を第１流路２１の流路面積よりも広くしているが、この大小関係を逆にしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
２    エンジン（熱源）
４    差動装置
１１  キャリア（第１ケース）
１２  リヤカバー（第２ケース）
１３  リングギヤ（作動要素）
２０  第１フィン
２１  第１流路
２２  第１合わせ面（接合面）
２３  第１隔離壁（第１流路フィン）
３０  第２フィン
３１  第２流路
３４  第２合わせ面（接合面）
３５  第２隔離壁（第２流路フィン）
６０  排熱回収器（熱源）
【図１】
2013221528.tif 000003
【図２】
2013221528.tif 000004
【図３】
2013221528.tif 000005
【図４】
2013221528.tif 000006
【図５】
2013221528.tif 000007
【図６】
2013221528.tif 000008